CN106849780A - 仪表阀控电机的控制方法及电机状态控制机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种仪表阀控电机的控制方法以及一种电机状态控制机。所述方法包括：接收外部动作命令，并根据外部动作命令控制电机状态转换；持续检测仪表通信串口状态，并输出串口状态检测信号；接收串口状态检测信号，并根据串口状态检测信号控制电机保持或转换状态；持续监控阀门到位状态并输出阀门到位状态监控信号；接收阀门到位状态监控信号，并根据阀门状态监控信号控制电机保持或转换状态。所述电机状态控制机包括实现上述功能的相应模块。通过本发明的控制方法和状态控制机，可以精准地控制电机，从而实现稳定、高效、精确的阀门控制功能。

Description

仪表阀控电机的控制方法及电机状态控制机

技术领域

本发明涉及自动控制领域。更具体而言，本发明涉及一种仪表阀控电机的控制方法及一种电机状态控制机。

背景技术

光电直读水表一般使用小型直流电机来带动其阀门的开、关动作。水表MCU通过产生不同的控制信号来控制直流电机的转动(正、反两种方向)及停止以达到操作阀门的目的。

在阀门控制过程中，MCU必须及时、准确的识别出阀门动作是否到位，既要确保阀门能正确的开、关，又必须避免阀门动作到位后电机持续动作，造成电能浪费，甚至烧毁电机和控制电路。目前在电机到位检测方面普遍采用阀门到位开关检测、电流检测和时间检测三种方式。

1、阀门到位开关检测方式。该种方式是在阀门中集成到位两个开关电路和信号输出端口。在常态时，开关电路处于断开状态，并输出高电平信号。当阀门处于开/关状态时，将触发对应的开关电路，并输出低电平信号。MCU通过检测两个开关电路的输出信号来判断阀门的状态。

2、电机电流检测。直流电机在带动阀门转动过程中，其消耗的电流较小，一般在6至16毫安。当阀门到位以后，直流电机处于空转状态，此时直流电机消耗的电流将急剧增加，达到30毫安以上。MCU通过实时采样直流电机的电流值可以判断阀门是否转动到位。

3、时间检测法。该方法是在阀门开、关动作过程中，MCU给电机一个固定的动作时间。动作时间结束后立即停止电机动作。该方法一般作为补充控制方式，配合方法1或者方法2使用。

目前常用的上述方法均在不同程度上存在安全性、稳定性、可靠性等方面的问题。具体如下：

1、阀门到位开关检测方式。该方式要求MCU实时检测阀门上集成的到位开关电路的输出信号状态，一般在嵌入式软件的每个主循环中检测。若水表出现阀门开关电路异常，或者阀门检测功能异常，阀门动作将失去控制。

2、电机电流检测方式。该检测方式对电机控制电路的电气特性敏感，当电机及相关元器件的电气特性发生变化时，容易造成阀门状态的误判。

3、时间检测法。该方式无法实时检测阀门状态，因此当电机到位动作时间不确定时，如通过阀门的水流大小发生变化、阀门有锈迹、电机电路电气特性改变等情况下，将无法完成阀门的正常开、合。

因此，基于现有技术中存在的上述问题，需要开发一种能够更精准地对控制阀门的电机进行控制的方法。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于，提供一种仪表阀门控制电机的控制方法以及该电机的状态控制机，通过本发明的控制方法和电机状态控制机，可以精准地控制电机，从而实现稳定、高效、精确的阀门控制功能。

根据本发明的一方面，提供一种仪表阀控电机的控制方法，包括：

接收外部动作命令，并根据外部动作命令控制电机状态转换；

持续检测仪表通信串口状态，并输出串口状态检测信号；

接收串口状态检测信号，并根据串口状态检测信号控制电机保持或转换状态；

持续监控阀门到位状态并输出阀门到位状态监控信号；

接收阀门到位状态监控信号，并根据阀门状态监控信号控制电机保持或转换状态。

根据本发明的一个实施方案，所述方法在“接收阀门到位状态监控信号，并根据阀门状态监控信号控制电机保持或转换状态”步骤之后还可以包括，根据设定的时间信号控制电机保持其转换后的状态后，再进一步控制电机转换状态。

根据本发明的一个实施方案，所述方法还可以包括，

持续监控阀门动作时间，并输出阀门动作时间信号；

接收阀门动作时间信号，并根据阀门动作时间信号控制电机保持或转换状态。

根据本发明的一个实施方案，所述方法还可以包括，

持续监控电机电流信号，并输出电机电流信号；

接收电机电流信号，并根据电机电流信号控制电机保持或转换状态。

根据本发明的一个实施方案，所述方法还可以包括，定时初始化电机控制信号。

进一步地，在本发明的仪表阀控电机的控制方法中，设定电机保持静止状态为“空闲”，电机准备动作时状态为“待机”，电机正在动作时状态为“动作中”，阀门初始到位时电机状态为“结束”，所述方法具体地可以包括：

收到外部动作命令，控制电机由“空闲”状态转为“待机”状态。

在电机“待机”状态下，持续检测仪表通信串口状态，并输出串口状态检测信号。

接收串口状态检测信号，并根据串口状态检测信号控制电机保持或改变状态，若串口状态检测信号表示处于通信的状态，控制电机继续保持“待机”状态，或者若串口状态检测信号表示未处于通信的状态，控制电机由“待机”状态转为“动作中”状态；通过控制电机在串口未通信的状态才由“待机”转为“动作中”状态，可以避免电机动作对通信信号的干扰。

在电机“动作中”状态下，持续监控阀门到位状态并输出阀门到位状态监控信号。

接收阀门到位状态监控信号，并根据阀门状态监控信号控制电机保持或转换状态，若阀门到位状态监控信号表示阀门未到位，控制电机继续保持“动作中”状态，或者若阀门到位状态监控信号表示阀门已到位，控制电机由“动作中”状态转为“结束”状态。

进一步地，所述方法在“接收阀门到位状态监控信号，并根据阀门状态监控信号控制电机保持或改变状态”步骤之后还可以包括，根据设定的时间信号控制电机保持其转换后的状态后，再进一步控制电机转换状态。具体地，在阀门到位状态监控信号表示阀门已到位的情况下，控制电机由“动作中”状态转为“结束”状态后，在电机“结束”状态下，控制电机继续保持动作直至电机保持“结束”状态200ms-300ms后转为“空闲”状态。优选地，在电机“结束”状态下，控制电机继续保持动作直至电机保持“结束”状态230ms-270ms、更优选地250ms后转为“空闲”状态。控制电机在“结束”状态下保持动作预定的时间，再转为“空闲”状态停止动作，可以确保电机驱动下的阀门状态到位。

更进一步地，所述方法还可以包括，在电机“动作中”或“结束”状态下，持续监控阀门动作时间，并输出阀门动作时间信号；接收阀门动作时间信号，并根据阀门动作时间信号控制电机保持或改变状态，若阀门动作时间未超过预定时间，控制电机保持“动作中”或“结束”状态，或者若阀门动作时间超过预定时间，控制电机转入“空闲”状态。这里，根据实际情况，设定阀门动作时间的预定时间。

进一步地，所述方法还可以包括，

在电机“动作中”或“结束”状态下，持续监控电机电流信号，并输出电机电流信号；

接收电机电流信号，并根据电机电流信号控制电机保持或改变状态，若电机电流信号未超限，控制电机保持“动作中”或“结束”状态，或者若电机电流值超限，控制电机转入“空闲”状态。这里，根据实际情况，设定电机电流阈值，如果检测到的电机电流信号表示电机电流超过电机电流阈值，则表示电机电流超限。

由此，通过三种信号，可以实现对电机的稳定、高效和精确的控制，进而可以实现以阀门到位开关检测为主，有机结合电机电流检测与阀门动作时间检测的方式来控制阀门的开、关动作。

进一步地，所述方法还可以包括，

在电机“动作中”或“结束”状态下，持续检测仪表通信串口状态，并输出串口状态检测信号；

接收串口状态检测信号，并根据串口状态检测信号控制电机保持或改变状态，若串口状态检测信号表示处于通信的状态，控制电机进入“待机”状态，或者若串口状态检测信号表示未处于通信的状态，控制电机继续保持“动作中”或“结束”状态。通过持续检测仪表通信串口状态，只有在串口未处于通信状态的情况下，电机才保持“动作中”或“结束”状态，而在串口处于通信状态下时，电机被控制进入“待机”状态，可以避免电机动作对通信信号的干扰，使得仪表在阀门动作过程中，仍可正确接收通信数据的功能，并能在通信结束后继续正确执行阀门动作。

进一步地，所述方法还可以包括，在电机非“空闲”状态下，收到外部取消动作命令，控制电机转入“空闲”状态。

进一步地，所述方法还可以包括，在电机“空闲”状态下，定时初始化电机控制信号。

本发明的仪表阀控电机的控制方法适用于各种仪表，尤其适用于光电直读表，例如光电直读远传水表等。

根据本发明的另一方面，提供一种电机状态控制机，该电机状态控制机用于控制电机状态的转换，所述电机状态控制机包括：

第一外部命令接收模块，该第一外部命令接收模块接收外部动作命令，并根据外部动作命令控制电机状态转换；

第一状态检测模块，该第一状态检测模块持续检测仪表通信串口状态，并输出串口状态检测信号；

第一状态控制模块，该第一状态控制模块接收串口状态检测信号，并根据串口状态检测信号控制电机保持或转换状态；

第二状态检测模块，该第二状态检测模块持续监控阀门到位状态并输出阀门到位状态监控信号；

第二状态控制模块，该第二状态控制模块接收阀门到位状态监控信号，并根据阀门状态监控信号控制电机保持或转换状态。

根据本发明的一个实施方案，所述电机状态控制机可以进一步包括延时模块，该延时模块在“接收阀门到位状态监控信号，并根据阀门状态监控信号控制电机保持或转换状态”步骤之后，根据设定的时间信号控制电机保持其转换后的状态后，再进一步控制电机转换状态。

根据本发明的一个实施方案，所述电机状态控制机进一步可以包括，

第三状态检测模块，该第三状态检测模块持续检测阀门动作时间并输出检测到的阀门动作时间信号；

第三状态控制模块，该第三状态控制模块接收阀门动作时间信号，并根据阀门动作时间信号控制电机保持或转换状态。

根据本发明的一个实施方案，所述电机状态控制机进一步可以包括，

第四状态检测模块，该第四状态检测模块持续检测电机电流并输出检测到的电机电流信号；

第四状态控制模块，该第四状态控制模块接收电机电流信号，并根据电机电流信号控制电机保持或转换状态。

根据本发明的一个实施方案，所述电机状态控制机还可以包括初始化模块，该初始化模块定时初始化电机控制信号。

有益效果

通过本发明的仪表阀门控制电机的控制方法以及该电机的状态控制机，可以更精准有效地控制电机，从而实现稳定、高效、精确的阀门控制功能。以阀门到位开关检测为主，有机结合电机电流检测与动作时间检测的方式，结合三种信号可以更精准地控制电机，进而来控制阀门的开、关动作。同时对电机状态的控制方法避免了电机动作对通信信号的干扰，实现了仪表在阀门动作过程中仍可正确接收通信数据的功能，并能在通信结束后继续正确执行阀门动作。

附图说明

图1为根据本发明的实施例1的仪表阀控电机的控制方法的流程图；

图2为根据本发明的实施例2的仪表阀控电机的控制方法的流程图；

图3为根据本发明的实施例3的仪表阀控电机的控制方法的流程图；

图4示出了根据本发明实施例5的仪表阀控电机的控制方法的电机状态切换图；

图5为根据本发明的实施例7的电机状态控制机的方框示意图；

图6为根据本发明的实施例8的电机状态控制机的方框示意图；

图7为根据本发明的实施例9的电机状态控制机的方框示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的仪表阀控电机的控制方法中，设定电机保持静止状态为“空闲”，电机准备动作时状态为“待机”，电机正在动作时状态为“动作中”，阀门初始到位时电机状态为“结束”。本发明的仪表阀控电机的控制方法适用于各种仪表，尤其适用于光电直读表，例如光电直读远传水表等。

[实施例1]

如图1所示，本发明提供一种仪表阀控电机的控制方法，该实施例中，仪表为光电直读远传水表，所述方法包括如下步骤：

101，接收外部动作命令，并根据外部动作命令控制电机状态转换，例如，接收外部动作命令，控制电机由“空闲”状态转换为“待机”状态；

102，持续检测水表通信串口状态，并输出串口状态检测信号，例如，在电机“待机”状态下，持续检测水表通信串口状态，并输出串口状态检测信号；

103，接收串口状态检测信号，并根据串口状态检测信号控制电机保持或转换状态，例如，若串口状态检测信号表示处于通信的状态，控制电机继续保持“待机”状态，或者若串口状态检测信号表示未处于通信的状态，控制电机由“待机”状态转为“动作中”状态；

104，持续监控阀门到位状态并输出阀门到位状态监控信号，例如，在电机“动作中”状态下，持续监控阀门到位状态并输出阀门到位状态监控信号；

105，接收阀门到位状态监控信号，并根据阀门状态监控信号控制电机保持或转换状态，例如，若阀门到位状态监控信号表示阀门未到位，控制电机继续保持“动作中”状态，或者若阀门到位状态监控信号表示阀门已到位，控制电机由“动作中”状态转为“结束”状态。

[实施例2]

如图2所示，在实施例1的基础上，进一步的实施例2中，本发明的仪表阀控电机的控制方法还包括，在“接收阀门到位状态监控信号，并根据阀门状态监控信号控制电机保持或改变状态”步骤之后还可以包括，106，根据设定的时间信号控制电机保持其转换后的状态后，再进一步控制电机转换状态。具体地，在阀门到位状态监控信号表示阀门已到位的情况下，控制电机由“动作中”状态转为“结束”状态后，在电机“结束”状态下，控制电机继续保持动作直至电机保持“结束”状态200ms-300ms后转为“空闲”状态。优选地，在电机“结束”状态下，控制电机继续保持动作直至电机保持“结束”状态230ms-270ms、更优选地250ms后转为“空闲”状态。

[实施例3]

如图3所示，在实施例2的基础上，进一步的实施例3中，本发明的仪表阀控电机的控制方法还包括，201持续监控阀门动作时间，并输出阀门动作时间信号，以及202接收阀门动作时间信号，并根据阀门动作时间信号控制电机保持或转换状态；同时301持续监控电机电流信号，并输出电机电流信号，302接收电机电流信号，并根据电机电流信号控制电机保持或转换状态。具体地，在电机“动作中”或“结束”状态下，持续监控阀门动作时间，并输出阀门动作时间信号，以及接收阀门动作时间信号，并根据阀门动作时间信号控制电机保持或转换状态，若阀门动作时间未超过预定时间，控制电机保持“动作中”或“结束”状态，或者若阀门动作时间超过预定时间，控制电机转入“空闲”状态；同时持续监控电机电流信号，并输出电机电流信号，接收电机电流信号，并根据电机电流信号控制电机保持或转换状态，若电机电流信号未超限，控制电机保持“动作中”或“结束”状态，或者若电机电流值超限，控制电机转入“空闲”状态。这里，根据实际情况，设定阀门动作时间的预定时间和电机电流阈值，如果检测到的电机电流信号表示电机电流超过电机电流阈值，则表示电机电流超限。

[实施例4]

在实施例3的基础上，进一步的实施例4中，本发明的仪表阀控电机的控制方法还包括，在电机“动作中”或“结束”状态下，持续检测水表通信串口状态，并输出串口状态检测信号；接收串口状态检测信号，并根据串口状态检测信号控制电机保持或转换状态，若串口状态检测信号表示处于通信的状态，控制电机进入“待机”状态，或者若串口状态检测信号表示未处于通信的状态，控制电机继续保持“动作中”或“结束”状态。

[实施例5]

在实施例4的基础上，进一步的实施例5中，本发明的仪表阀控电机的控制方法还包括，在电机非“空闲”状态下，收到外部取消动作命令，控制电机转入“空闲”状态。图4示出了根据实施例5的控制方法的电机状态切换图。

如图所示，收到外部动作命令时，控制电机由“空闲”状态转为“待机”状态。

在电机“待机”状态下，根据串口状态检测信号控制电机保持或改变状态，若串口状态检测信号表示处于串口通信的状态，控制电机继续保持“待机”状态，或者若串口状态检测信号表示未处于通信的状态，控制电机由“待机”状态转为“动作中”状态。

在电机“动作中”状态下，持续监控阀门到位状态并输出阀门到位状态监控信号。接收阀门到位状态监控信号，并根据阀门状态监控信号控制电机保持或转换状态，若阀门到位状态监控信号表示阀门未到位，控制电机继续保持“动作中”状态，或者若阀门到位状态监控信号表示阀门已到位，控制电机由“动作中”状态转为“结束”状态。在电机“结束”状态下，控制电机继续保持动作直至电机保持“结束”状态250ms后转为“空闲”状态。

在电机“动作中”或“结束”状态下，持续监控阀门动作时间，并输出阀门动作时间信号；接收阀门动作时间信号，并根据阀门动作时间信号控制电机保持或改变状态，若阀门动作时间未超过预定时间，控制电机保持“动作中”或“结束”状态，或者若阀门动作时间超过预定时间，控制电机转入“空闲”状态。

在电机“动作中”或“结束”状态下，持续监控电机电流信号，并输出电机电流信号；接收电机电流信号，并根据电机电流信号控制电机保持或改变状态，若电机电流信号未超限，控制电机保持“动作中”或“结束”状态，或者若电机电流值超限，控制电机转入“空闲”状态。

在电机“动作中”或“结束”状态下，根据串口状态检测信号控制电机保持或改变状态，若串口状态检测信号表示处于通信的状态，控制电机进入“待机”状态，或者若串口状态检测信号表示未处于通信的状态，控制电机继续保持“动作中”或“结束”状态。

在电机非“空闲”状态下，收到外部取消动作命令，控制电机转入“空闲”状态。

[实施例6]

在实施例1、2、3、4或5的基础上，进一步的实施例6中，本发明的仪表阀控电机的控制方法还包括，在电机“空闲”状态下，定时初始化电机控制信号。根据本发明的电机的实际工作需要，设定以一定的时间间隔定时初始化电机控制信号。

[实施例7]

如图5所示，本发明还提供一种电机状态控制机，该电机状态控制机包括：第一外部命令接收模块，该第一外部命令接收模块接收外部动作命令，并根据外部动作命令控制电机状态转换；

第一状态检测模块，该第一状态检测模块持续检测仪表通信串口状态，并输出串口状态检测信号；

第一状态控制模块，该第一状态控制模块接收串口状态检测信号，并根据串口状态检测信号控制电机保持或转换状态；

第二状态检测模块，该第二状态检测模块持续监控阀门到位状态并输出阀门到位状态监控信号；

第二状态控制模块，该第二状态控制模块接收阀门到位状态监控信号，并根据阀门状态监控信号控制电机保持或转换状态。

[实施例8]

如图6所示，在实施例7的基础上，进一步的实施例8中，本发明的电机状态控制机还进一步包括延时模块，该延时模块在“接收阀门到位状态监控信号，并根据阀门状态监控信号控制电机保持或转换状态”步骤之后，根据设定的时间信号控制电机保持其转换后的状态后，再进一步控制电机转换状态。

[实施例9]

如图7所示，在实施例8的基础上，进一步的实施例9中，本发明的电机状态控制机还进一步包括：

第三状态检测模块，该第三状态检测模块持续检测阀门动作时间并输出检测到的阀门动作时间信号；

第三状态控制模块，该第三状态控制模块接收阀门动作时间信号，并根据阀门动作时间信号控制电机保持或转换状态；以及

第四状态检测模块，该第四状态检测模块持续检测电机电流并输出检测到的电机电流信号；

第四状态控制模块，该第四状态控制模块接收电机电流信号，并根据电机电流信号控制电机保持或转换状态。

[实施例10]

在实施例7、8或9的基础上，进一步的实施例10中，本发明的电机状态控制机还进一步包括初始化模块，该初始化模块定时初始化电机控制信号。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种仪表阀控电机的控制方法，所述方法包括：

接收外部动作命令，并根据外部动作命令控制电机状态转换；

持续检测仪表通信串口状态，并输出串口状态检测信号；

接收串口状态检测信号，并根据串口状态检测信号控制电机保持或转换状态；

持续监控阀门到位状态并输出阀门到位状态监控信号；

接收阀门到位状态监控信号，并根据阀门状态监控信号控制电机保持或转换状态。

2.根据权利要求1所述的仪表阀控电机的控制方法，其中，所述方法在“接收阀门到位状态监控信号，并根据阀门状态监控信号控制电机保持或转换状态”步骤之后还包括，根据设定的时间信号控制电机保持其转换后的状态后，再进一步控制电机转换状态。

3.根据权利要求1所述的仪表阀控电机的控制方法，其中，所述方法还包括，

持续监控阀门动作时间，并输出阀门动作时间信号；

接收阀门动作时间信号，并根据阀门动作时间信号控制电机保持或转换状态。

4.根据权利要求1所述的仪表阀控电机的控制方法，其中，所述方法还包括，

持续监控电机电流信号，并输出电机电流信号；

接收电机电流信号，并根据电机电流信号控制电机保持或转换状态。

5.根据权利要求1所述的仪表阀控电机的控制方法，其中，所述方法还包括，定时初始化电机控制信号。

6.一种电机状态控制机，该电机状态控制机用于控制电机状态的转换，所述电机状态控制机包括：

第一外部命令接收模块，该第一外部命令接收模块接收外部动作命令，并根据外部动作命令控制电机状态转换；

第一状态检测模块，该第一状态检测模块持续检测仪表通信串口状态，并输出串口状态检测信号；

第一状态控制模块，该第一状态控制模块接收串口状态检测信号，并根据串口状态检测信号控制电机保持或转换状态；

第二状态检测模块，该第二状态检测模块持续监控阀门到位状态并输出阀门到位状态监控信号；

第二状态控制模块，该第二状态控制模块接收阀门到位状态监控信号，并根据阀门状态监控信号控制电机保持或转换状态。

7.根据权利要求6所述的电机状态控制机，其中，所述电机状态控制机进一步包括延时模块，该延时模块在“接收阀门到位状态监控信号，并根据阀门状态监控信号控制电机保持或转换状态”步骤之后，根据设定的时间信号控制电机保持其转换后的状态后，再进一步控制电机转换状态。

8.根据权利要求6所述的电机状态控制机，其中，所述电机状态控制机进一步包括

第三状态检测模块，该第三状态检测模块持续检测阀门动作时间并输出检测到的阀门动作时间信号；

第三状态控制模块，该第三状态控制模块接收阀门动作时间信号，并根据阀门动作时间信号控制电机保持或转换状态。

9.根据权利要求6所述的电机状态控制机，其中，所述电机状态控制机进一步包括

第四状态检测模块，该第四状态检测模块持续检测电机电流并输出检测到的电机电流信号；

第四状态控制模块，该第四状态控制模块接收电机电流信号，并根据电机电流信号控制电机保持或转换状态。

10.根据权利要求6所述的电机状态控制机，其中，所述电机状态控制机还包括初始化模块，该初始化模块定时初始化电机控制信号。